책장 선반은 얼마나 두꺼워야 할까? 선반 처짐 이해하기
선반 처짐은 책장에 대한 가장 흔한 불만이고, 거의 언제나 나쁜 판재가 아니라 설계의 문제입니다. 다행히 처짐은 예측할 수 있어서, 만들기 전에 설계로 없앨 수 있습니다.
선반이 처지는 이유
양쪽 끝이 받쳐진 선반은 단순 지지보로 볼 수 있습니다. 엔지니어는 등분포 하중을 받을 때 경간 중앙의 처짐을 이렇게 계산합니다.
δ = 5wL⁴ ÷ (384EI)
w는 단위 길이당 하중, L은 지지점 사이의 경간, E는 목재의 강성(탄성계수), I는 선반 단면에 따라 정해지며 깊이 × 두께³ ÷ 12입니다.
계산하지 않아도 무엇이 중요한지 알 수 있습니다.
- 경간이 가장 큰 변수입니다. 미터당 하중이 같다면 처짐은 경간의 네제곱에 비례해 커집니다. 경간을 절반으로 줄이면 처짐이 극적으로 줄어듭니다.
- 다음은 두께입니다. 처짐은 두께의 세제곱에 반비례합니다. ¾인치에서 1인치로 두껍게 하면 선반이 약 2.4배 단단해집니다.
- 수종은 덜 중요합니다. USDA의 Wood Handbook에 따르면 함수율 12%인 무결점 목재의 강성은 스트로브잣나무가 약 124만 psi, 슈가 메이플이 약 183만 psi입니다. 소나무를 메이플로 바꾸면 약 1.5배 단단해지는데, 두께를 ¼인치 늘리는 것보다 효과가 작습니다.
- 깊이는 비례해서 도움이 됩니다. 깊이 12인치 선반은 같은 두께의 10인치 선반보다 단단하지만, 대개 책도 더 많이 올라갑니다.
처짐은 어느 정도면 너무 많은 걸까
목공에서 흔히 쓰는 기준은 경간 1피트당 약 0.02인치 미만으로 처짐을 유지하는 것으로, 대부분의 사람이 눈치채지 못하는 수준입니다. 건축 법규가 아니라 경험칙입니다. 선반 처짐 계산기는 수종, 경간, 두께, 하중을 넣으면 공식을 계산해 이 기준과 비교하고, 기준을 맞추는 데 필요한 두께를 알려 줍니다.
목재에는 크리프도 있습니다. 몇 년 동안 하중을 받은 선반은 처음 처짐보다 계속 조금씩 더 처집니다. 설계가 한계에 가깝다면 여유를 두세요.
메이커가 쓸 수 있는 해결책
- 경간을 짧게. 세로 칸막이를 추가하거나 칸을 더 좁게 설계합니다.
- 선반을 두껍게. ¼인치만 늘려도 큰 차이가 납니다.
- 앞면 보강재. 앞 모서리에 원목 띠를 접착하면 필요한 곳의 단면 높이가 커지고, 합판 마구리도 가려집니다.
- 고정 선반이나 뒤판. 홈에 끼우거나 뒤판을 통해 나사로 고정한 선반은, 핀 네 개 위에 얹은 선반보다 더 넓은 범위에서 지지됩니다.
- 더 단단한 재료. 활엽수 원목은 같은 두께의 대부분 합판과 MDF보다 단단합니다.
책장 주문 요청 쓰는 법
- 선반에 무엇을 둘지: 문고본, 큰 양장본, LP, 장식품. 가능하면 한 줄을 시험 삼아 무게를 재 보세요.
- 전체 높이, 폭, 깊이, 그리고 세워 둘 벽(사진 포함).
- 선반 개수와 높이 조절 여부.
- 수종과 마감, 또는 예산과 ‘추천 환영’.
- 벽에 고정할지 여부(키 큰 책장, 특히 아이가 있는 집이라면 권장).
- 배송: 키 큰 책장은 계단에서 다루기 어려울 수 있으니 치수를 알려 주세요.
책장 주문을 무료로 올리고 인증된 목공 메이커의 견적을 비교해 보세요.
출처
- USDA Forest Products Laboratory, Wood Handbook: Wood as an Engineering Material (FPL-GTR-282), 5장, 무결점 목재의 기계적 성질.